Advanced Science:表皮电极在电生理监测与人机交互领域中的研究进展

人体的电生理信号(如心电、肌电、脑电、眼电)包含有丰富的生理信息,在健康检测、人机交互领域具有广阔的应用前景,如何持续采集到高质量的电生理信号成为研究关键。相比于传统的商用电极,表皮电极具有独特的可拉伸性、保型性、生物兼容性、可穿戴性等优势,引起了研究者的广泛关注,通过在材料、器件、集成等方面的不断优化,表皮电极的性能得到不断提升,逐渐成为采集电生理信号的理想平台。

近日,华中科技大学吴豪教授团队与复旦大学李卓研究员团队在Advanced Science上发表题为“Materials, Devices, and Systems of On-Skin Electrodes for Electrophysiological Monitoring and Human–Machine Interfaces”的综述论文,从材料、器件、系统等方面对表皮电极在电生理监测和人机交互相关领域的研究进展进行了总结与展望。该综述首先介绍了电生理信号(心电、肌电、眼电、脑电)的特性以及具体的应用场景,并通过与传统商用电极对比,阐述了表皮电极在可拉伸性、生物兼容性、粘附性、可穿戴集成等方面的优势。随后,从实际应用的角度出发讨论了表皮电极应满足的性能要求。接着讨论了新型电极材料开发方面的最近进展,如金属薄膜材料、碳基材料、金属纳米基材料以及其他电极材料,并分析了增强表皮电极粘附性(微结构、粘性剂、压敏胶)和透气性(多孔结构、毛细力)的策略和方法。此外,详细介绍了具有代表性的电极集成系统以及表皮电极在医疗健康检测和人机交互领域中的实际应用。最后讨论了表皮电极及其集成系统的关键挑战和机遇。(DOI: 10.1002/advs.202001938)